CN108673248A - 超硬磨料砂轮挤磨削方法 - Google Patents
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Abstract
一种超硬磨料砂轮挤磨削方法，通过以下步骤进行磨削，阶段一：在磨床上装夹固定被加工工件，挤磨砂轮采用顺磨方式趋近所述被加工工件；阶段二：所述挤磨砂轮与所述被加工工件在磨削弧区间始终保持一定的挤磨间隙啮合，在所述挤磨砂轮和所述被加工工件的挤磨间隙中沿顺磨方向送入自由磨料液，在磨削弧区的自由磨料在挤磨砂轮高速旋转挤压作用下磨除所述被加工工件；阶段三:根据所述被加工工件的材料去除速率调整进给速度，维持所述挤磨间隙，连续磨除所述被加工工件的材料，直到所述被加工工件的加工余量加工完毕。该超硬磨料砂轮挤磨削方法利用金刚石、普通磨料与被加工工件材料三者之间硬度差的特性进行间接磨削，实现低速低温高效磨削效果。
Description
技术领域
本发明涉及磨削加工技术领域，具体的说，涉及一种超硬磨料砂轮挤磨削方法。
背景技术
磨削具有加工精度高和加工能力强的优点，一直是作为精密加工方法和难加工材料的有效加工手段。随着科学技术快速发展，新材料不断涌现，磨削加工技术不但被要求具有高的加工精度，同时还应有高的加工效率，因此高效磨削技术始终是磨削加工领域的重要发展方向之一。随着磨削效率增加，往往会伴随着磨削温度大幅度上升，磨削温度过高会造成加工表面烧伤、热应力、微裂纹等热损伤缺陷，因此磨削高温已成为制约磨削加工提高效率的主要瓶颈之一，而寻找新的磨削方法以更有效的降低磨削温度提高磨削效率是磨削加工领域一直追求的目标。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种利用金刚石、普通磨料与被加工工件材料三者之间硬度差的特性进行间接磨削，实现低速低温高效磨削的超硬磨料砂轮挤磨削方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种超硬磨料砂轮挤磨削方法，包括具有金刚石磨粒包络形面的挤磨砂轮、被加工工件和混合有普通磨料的自由磨料液，所述自由磨料液中的普通磨料的硬度小于金刚石硬度，通过以下步骤进行磨削，
阶段一：在磨床上装夹固定被加工工件，挤磨砂轮采用顺磨方式趋近所述被加工工件；
阶段二：所述挤磨砂轮与所述被加工工件在磨削弧区间始终保持一定的挤磨间隙啮合，在所述挤磨砂轮和所述被加工工件的挤磨间隙中沿顺磨方向送入所述自由磨料液，所述挤磨间隙的宽度为所述普通磨料粒径的1/2-1倍，在磨削弧区的普通磨料在挤磨砂轮高速旋转挤压作用下获得磨削能力，这些获得磨削能力的普通磨料再作用于所述被加工工件，从而实现对所述被加工工件材料的磨除；
阶段三:根据所述被加工工件的材料去除速率调整进给速度，维持所述挤磨间隙，连续磨除所述被加工工件的材料，直到所述被加工工件的加工余量加工完毕。
基上所述，挤磨砂轮为金属结合剂的金刚石磨料砂轮，所述挤磨砂轮的金刚石磨料粒径是普通磨料粒径的3-5倍。
基上所述，送入的普通磨料为碳化硅或刚玉磨料，粒度大小为所述挤磨砂轮的金刚石磨料粒径的1/5-1/3倍，所述自由磨料液成分为水基乳化液中加入一定浓度的普通磨料的磨液混合体。
基上所述，所述水基乳化液为专用的磨削液中加20-25倍体积的水制成的水基磨削用冷却液，所述磨液混合体中普通磨料成分浓度为体积比的10-20%。
基上所述，所述挤磨砂轮圆周边的速度为Vs，Vs为10-35m/s，所述被加工工件的进给速度为Vd，根据所述被加工工件的材料去除速率调整Vd，以维持恒定的挤磨间隙。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明是利用挤磨砂轮高速旋转形成的金刚石磨粒包络形面，约束挤压射入磨削弧区的所述自由磨料液中的普通磨料，因为金刚石相对普通磨料具有极高的硬度和耐磨性，可以形成强力约束形面，使得在磨削弧区的普通磨料在挤磨砂轮高速旋转挤压作用下获得磨削能力，这些获得磨削能力的普通磨料再作用于所述被加工工件，从而实现对所述被加工工件材料的磨除；本发明的超硬磨料砂轮挤磨削方法通过磨削弧区的普通磨料滚压划擦去除材料的特性，改变了传统磨削中磨粒切除材料的方式，将磨削和普通磨料研磨结合起来，由于普通磨料与高速旋转挤磨砂轮非刚性连接，挤磨过程中普通磨料运动速度相对挤磨砂轮的旋转速度低得多，故该挤磨削加工过程具有低速磨削的特性；另一方面挤磨削可以通过调整固结磨具的高效磨削方式以提高磨削效率，即通过增加磨削接触弧长，增加同时参与磨削的普通磨料数量，提高挤磨砂轮的挤磨速度，提高普通磨料的磨削频率，进而提高挤磨削的加工效率。
进一步的，由于挤磨削过程中普通磨料切削材料的速度低，有利于降低磨削温度，甚至可以获得冷加工状态的加工表面，可以避免因过高的磨削温度形成磨削表面热应力、表面拉应力甚至微裂纹等影响零件加工表面质量的情况，是加工表面的理想结果，因此，该超硬磨料砂轮挤磨削方法是一种高效高质量的磨削方法，具有明显的先进性，对推动磨削加工技术的发展具有显着的学术和实际应用价值。
该超硬磨料砂轮挤磨削方法利用金刚石、普通磨料与被加工工件材料三者之间硬度差的特性进行间接磨削，实现低速低温高效磨削效果。
附图说明
图1是本发明的挤磨砂轮挤磨削被加工工件的原理示意图。
图2是本发明的挤磨砂轮的金刚石包络形面挤压约束普通磨料进行切削过程示意图。
图中：1.挤磨砂轮；2.被加工工件；3.自由磨料液；4. 金刚石磨粒包络形面；5.磨削弧区。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1和图2所示，挤磨砂轮1是由金刚石颗粒采用电沉积或金属粉末冶金方法制成的，所述挤磨砂轮1为具有精密金刚石磨粒包络形面4的金属结合剂的超硬磨料挤磨砂轮，所述挤磨砂轮1属于精密旋转型金刚石磨料磨削工具，可用于直接磨削工件。本发明是利用所述挤磨砂轮1高速旋转形成的金刚石磨粒包络形面4约束挤压射入磨削弧区5的自由磨粒液3中的普通磨料，因为金刚石相对普通磨料具有极高的硬度和耐磨性，可以形成强力约束形面，使得磨削弧区5中的普通磨料在所述挤磨砂轮1高速旋转的挤压作用下获得磨削能力，这些获得磨削能力的普通磨料再作用于所述被加工工件，从而实现对所述被加工工件材料的磨除。
所述挤磨砂轮1一般是采用电沉积或金属粉末烧结方法将一层或多层高强度的金刚石颗粒按最高排布密度黏结形成具有精密金刚石磨粒包络形面的回转体，即为超硬磨料挤磨砂轮，其形面的廓形是根据要磨削的被加工工件2的需要加工的廓形确定的，其制作工艺与电镀或金属结合剂金刚石磨料制品制作工艺类似，此为现有技术，不再赘述。
在磨床上装夹固定所述被加工工件2，所述挤磨砂轮1的旋转方向与所述被加工工件2的进给运动方向为同向，所述挤磨砂轮1与所述被加工工件2相对运动，即顺磨状态，所述挤磨砂轮1圆周边的速度为Vs，Vs为10-35m/s，所述被加工工件2的进给速度为Vd，进给速度Vd根据所述被加工工件2的材料去除速率调整，以维持恒定的挤磨间隙。
所述挤磨砂轮1与所述被加工工件2以上述速度保持以一定的挤磨间隙啮合，挤磨间隙的大小为送入的普通磨料粒径1/2-1倍，并通过调整进给速度维持挤磨间隙；送入的普通磨料为碳化硅或刚玉磨料，粒度大小为所述挤磨砂轮1的金刚石磨料粒径的1/5-1/3倍，所述自由磨料液成分为水基乳化液（普通水基乳化液，例如专用的磨削液中加20-25倍体积的水制成的水基磨削用冷却液）中加入一定浓度（其中普通磨料成分浓度为体积比的10-20%）的普通磨料的混合磨液。所述普通磨料在所述挤磨砂轮1高速旋转而形成的金刚石磨粒包络形面4约束下，滚压所述被加工工件2表面，使被加工工件2的材料表面余量发生塑性变形，产生滑移，最后形成切屑被去除，从而实现对工件材料的去除。
本发明的超硬磨料砂轮挤磨削方法通过磨削弧区的普通磨料滚压划擦去除材料的特性，改变了传统磨削中磨粒切除材料的方式，将磨削和普通磨料研磨结合起来，由于普通磨料与高速旋转的所述挤磨砂轮1非刚性连接，挤磨过程中普通磨料运动速度相对所述挤磨砂轮1的旋转速度低得多，故该挤磨削加工过程具有低速磨削的特性；另一方面挤磨削可以通过调整固结磨具的高效磨削方式以提高磨削效率，即通过增加磨削接触弧长，增加同时参与磨削的普通磨料数量，提高所述挤磨砂轮1的挤磨速度，提高普通磨料的磨削频率，以提高挤磨削的加工效率；由于挤磨削过程中普通磨料切削材料的速度低，有利于降低磨削温度，甚至可以获得冷加工状态的加工表面，可以避免因过高的磨削温度形成磨削表面热应力、表面拉应力甚至微裂纹等影响零件加工表面质量的情况，是加工表面的理想结果，因此，该超硬磨料砂轮挤磨削方法是一种高效高质量的磨削方法，具有明显的先进性，对推动磨削加工技术的发展具有显着的学术和实际应用价值；该超硬磨料砂轮挤磨削方法利用金刚石、普通磨料与被加工工件材料三者之间硬度差的特性进行间接磨削，实现低速低温高效磨削效果。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.一种超硬磨料砂轮挤磨削方法，其特征在于：包括具有金刚石磨粒包络形面的挤磨砂轮、被加工工件和混合有普通磨料的自由磨料液，所述自由磨料液中的普通磨料的硬度小于金刚石硬度，通过以下步骤进行磨削，
阶段一：在磨床上装夹固定所述被加工工件，挤磨砂轮采用顺磨方式趋近所述被加工工件；
阶段二：所述挤磨砂轮与所述被加工工件在磨削弧区间始终保持一定的挤磨间隙啮合，在所述挤磨砂轮和所述被加工工件的挤磨间隙中沿顺磨方向送入所述自由磨料液，所述挤磨间隙的宽度为所述普通磨料粒径的1/2-1倍，在磨削弧区的普通磨料在挤磨砂轮高速旋转挤压作用下获得磨削能力，这些获得磨削能力的普通磨料再作用于所述被加工工件，实现对所述被加工工件材料的磨除；
阶段三：根据所述被加工工件的材料去除速率调整进给速度，维持所述挤磨间隙，连续磨除所述被加工工件的材料，直到所述被加工工件的加工余量加工完毕。
2.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮挤磨削方法，其特征在于：挤磨砂轮为金属结合剂的金刚石磨料砂轮，所述挤磨砂轮的金刚石磨料粒径是普通磨料粒径的3-5倍。
3.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮挤磨削方法，其特征在于：送入的普通磨料为碳化硅或刚玉磨料，粒度大小为所述挤磨砂轮的金刚石磨料粒径的1/5-1/3倍，所述自由磨料液成分为水基乳化液中加入一定浓度的普通磨料的磨液混合体。
4.根据权利要求3所述的超硬磨料砂轮挤磨削方法，其特征在于：所述水基乳化液为专用的磨削液中加20-25倍体积的水制成的水基磨削用冷却液，所述磨液混合体中普通磨料成分浓度为体积比的10-20%。
5.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮挤磨削方法，其特征在于：所述挤磨砂轮圆周边的速度为Vs，Vs为10-35m/s，所述被加工工件的进给速度为Vd，根据所述被加工工件的材料去除速率调整Vd，以维持恒定的挤磨间隙。
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